36米跨度型门式钢架结构设计.doc

前言 我国钢结构体系的发展大致经过了这样的时期：1990年以前，钢结构建筑在工业领域中的主要应用是重型厂房中的排架结构体系，在民用领域中的主要应用是螺栓球或焊接球网架结构；自1990 年代起，钢结构在我国进入了快速的全面的发展和应用时期。门式钢刚架结构被大量应用于工业厂房、超市、仓库中；钢框架在多高层建筑中也得到了越来越多的应用；薄壁彩钢板已大量应用于各类结构的维护体系和无梁无柱穹顶中；钢管直接汇交焊接结构及其与高强度拉索的组合结构已推广应用于各类体育、文化等公共建筑中；冷弯薄壁型钢截面除广泛应用于檩条等维护结构构件外也开始作为结构的主要受力构件或其组成部件得到应用。 现代钢结构体系由热轧截面、焊接截面和冷弯薄壁型钢截面构件组成。人们往往将钢结构划分为普通钢结构和轻型钢结构两大类。但是，究竟如何定义或区分这两类结构，却存在着很多不同的标准。例如，结构跨度的标准，结构层数的标准，结构用途的标准，吊车吨位的标准等。这些标准都有一定的合理性，但是都是建立在结构体系外在因素或特征基础上的。事实上，轻型钢结构体系的本质是“轻”，实现这一本质的条件是截面板件要“薄”，设计时必然要考虑板件局部失稳后的极限强度。所以，从结构工作机理和设计计算原理的角度出发，轻型钢结构体系是指“结构构件采用较薄板件，设计时考虑板件局部失稳后的后继强度的钢结构体系”。 门式钢刚架是典型的轻型钢结构，也是目前国内应用最为广泛的轻型钢结构。早期典型的门式钢刚架是1910 年布鲁塞尔世博会的德国机械工程展厅，采用了多层阶形钢框架结构；1932 年建成的德国埃森煤矿税收协会采用了门式钢框架结构[1]。现代轻型门式钢刚架体系是由国外钢结构专业公司引入我国的，它包括主结构系统（刚架、支撑、抗风柱等）、次结构系统（屋面和墙面檩条等）、辅助结构体系（挑檐、雨蓬、女儿墙、楼梯、吊车梁等）、围护板材体系、柱脚和基础等。 近年来钢结构建筑在我国出现了非常快的发展势头，应用范围不断扩大，目前，我国钢结构建筑的发展处在建国以来最好的一个时期。但是，与国外的一些发达国家相比，我国在许多方面还存在着明显差距，如美国、日本、德国等国家，在工程建设中广泛采用钢结构，钢结构建筑占整个建筑市场的40%以上，而目前我国的钢结构建筑所占比重还不到5%。由此可见，今后我国的钢结构建筑市场有着巨大的发展空间。 1 本设计主要研究的内容 首先，介绍了有关轻型门钢结构的发展历史和目前其在国内外的发展状况，以及轻型门式钢架的形式、特点等内容。 其次，对其载荷取值、截面选取和验算等理论知识进行了介绍。 最后进行工程实例设计，分别从荷载选取和组合、建立计算模型、内力分析、截面验算等方面进行分析，进而得出最终符合力学要求的设计信息，建立出实体模型，完成本双跨轻型门式钢架的设计。 2 轻型门式刚架的介绍 2.1 轻型门式刚架结构在国内外发展概况及研究现状 2.1.1 轻型门式刚架结构体系在国外的发展概况 最早在建造房屋中使用钢结构的国家可以追溯到十八世纪末的英国，一百年后法国工程师埃菲尔建造了著名的铁塔，人们也开始尝试建造钢结构的独户住宅，从此钢结构建筑彻底改变了以往建筑造型的模式，建筑设计的理念与方法亦随之嬗变。早期的钢结构仅是部分构件、配件用铸铁、熟铁制成，到了19世纪80年代结构型钢的出现加快了钢结构在建筑工程中的发展，使钢结构建筑在20世纪60年代实现了其第二次理论和实践的飞跃与创新的发展，德国包豪斯学派就是其理论的发源地。 美国的发展最快，应用也最广泛。另外，日本和欧洲轻型门式刚架结构体系的应用也较多。但美国的轻型门式刚架结构体系发展最快，应用也最广泛。由于门式刚架轻钢结构具有许多其他结构所不具备的优点，而且经济效益十分显著，因此这种结构形式在国外一经推出就得到了广泛应用，国外轻型钢结构发展较早，由于汽车工业的发展，最初用于建造私人汽车库等简易房屋。二次世界大战时期，由于战争的需要，一些拆装方便的轻钢结构建筑用于营房和库房。60年代以来，国外建筑钢材的发展有了很大突破，色彩丰富而耐久的彩色压型钢板的出现，以及H型钢和冷弯型钢的问世，极大地推动了轻型门式钢架结构的发展，至今已形成为一种特殊的商品流通[2]。随着新型建筑材料的出现、加工设备的不断改善、设计形式的多样化，轻型门式刚架结构体系逐渐普及到大型工业厂房、商业建筑、交通设施等建筑中，实现了设计、分析、出图的程序化(如大型通用化设计软件包 Locke Building System Software)，构件加工、安装施工、经营管理一体化流程。业主不是带图着图纸委托加工，而是向承包商定购某种轻型钢结构房屋，承包商在短时间内按业主要求建成，并交付使用。这种高质量的快速供货方式，使业主感到十分满意，门式刚架轻型钢结